第191章 蒸汽雏形(1/2)
星纹钢的璀璨纹路还在工坊的机密卷宗里散发着微光,格物书院另一间不那么起眼的偏屋里,一项更基础、更可能撬动未来的探索,却在不经意间,迸发出了第一簇微弱的火花。
这间屋子属于“力机研究小组”,主要负责研究各种动力传递与转换装置,比如改进水车、风车、乃至尝试理解畜力之外的动力可能。小组的成员多是些对机械原理痴迷的年轻学子,领头的是一个名叫方垣的瘦高青年,心思活络,动手能力极强,尤其喜欢琢磨那些“看不见的力”,比如热。
事情源于数月前云湛在讲授《格物通识》中“气与力”相关章节时,一个看似随意的提点。云湛讲到物质受热膨胀,提到“水化为汽,其体积可骤增千倍,力大无穷”,并简单描绘了“若将蒸汽约束于密闭容器,其膨胀之力便可推动活塞往复,再借曲柄连杆,便可转化为轮轴之旋转运动”的粗略原理。他用了炭笔在石板上画出简易示意图:一个带活塞的汽缸,一个锅炉,一根连杆连着飞轮。
对大多数学生而言,这不过是山长又一次展示其博闻强识、讲述天地间一种奇妙的“可能”罢了,犹如讲述雷电、磁石一般,属于“格物”范畴内有趣却遥远的知识。但方垣却被深深吸引了。他脑中不断回响着“体积骤增千倍”、“力大无穷”、“推动活塞”、“转化为旋转”这些字眼。他亲眼见过书院改良的高炉鼓风,靠的是水力或人力,效率有限且受制于自然条件。如果……如果能用火、用蒸汽直接产生连续不断的旋转动力呢?
这个念头如同种子落入 fertile 的土壤,迅速生根发芽。方垣拉上小组里另外两名同样对此感兴趣的伙伴,开始私下琢磨。他们没有声张,一来觉得这想法太过“异想天开”,二来也怕做不成惹人笑话。
最初,他们连一个能用的密闭容器都难以制作。尝试用陶罐加热灌水,要么漏气,要么直接炸裂。后来他们设法从工坊找来一小截废弃的厚壁铜管(原本是某件仪器的部件),请相熟的匠人帮忙,一端巧妙地铆接上一个可以活动的铜制活塞(活塞边缘缠了浸油的麻绳以增强密封),另一端则用带有细小孔洞的铜片封死,连接一根更细的铜管,通向一个用铁皮敲打的小“锅炉”(其实就是个带盖的结实铁罐,下面可以放炭火加热)。连杆是用硬木削制,飞轮则是一个小小的木制圆盘。
这个简陋到极点的装置,就是他们全部的心血。锅炉注水,点燃炭火,蒸汽通过细铜管进入铜汽缸,推动活塞。理论上,活塞运动通过连杆带动飞轮旋转。但实践起来,困难重重。漏气严重,活塞卡滞,连杆角度不对导致根本转不动,或者蒸汽压力稍大就直接将连接处崩开……无数次失败,换来的是同伴的疑虑和日渐减少的耐心,以及方垣自己手上越来越多的烫伤和水泡。
方垣没有放弃。他一遍遍改进:调整活塞与汽缸的配合间隙,尝试不同的密封材料;优化连杆与飞轮的连接点,减少摩擦;在汽缸上增加一个手动控制的排气小阀,模仿云湛示意图上那模糊的“阀门”概念。他还详细记录每次改动、加热时间、观察到的现象(蒸汽喷出力度、活塞移动距离、飞轮是否转动等),虽然数据粗糙,却体现着书院教育留下的烙印。
转机出现在一个闷热的下午。方垣独自一人在偏屋进行又一次尝试。这一次,他刚刚更换了更柔韧的皮革作为活塞密封垫,并重新校准了连杆的角度。锅炉里的水开始沸腾,蒸汽嘶嘶地通过铜管。他紧张地盯着那小小的铜汽缸。活塞在蒸汽推动下,猛地向前一冲——连杆被带动,那小小的木制飞轮,在连杆的牵引下,竟然颤抖着、极其缓慢地……转动了!
虽然只转了不到半圈就因为压力不足、摩擦太大而停下,但那确实是自主的、由蒸汽推动产生的旋转!方垣的心跳瞬间漏了一拍,他简直不敢相信自己的眼睛。他手忙脚乱地再次加热锅炉,调整排气阀。第二次,飞轮颤颤巍巍地转了将近一圈;第三次,在持续的蒸汽供应和小心翼翼的辅助下,它竟然连续转动了三四圈,虽然缓慢、无力、随时可能停下,但那“噗嗤……噗嗤……”的排气声伴随着飞轮一卡一顿的旋转,在这个安静的午后偏屋里,不啻于一声惊雷。
“成了……真的动了……”方垣喃喃自语,脸上混杂着难以置信的狂喜和长期紧绷后突然放松的茫然。他瘫坐在地上,望着那还在努力转动的简陋模型,热泪毫无预兆地涌了上来。
消息无法再隐瞒。当方垣激动地拉着两位几乎已经放弃的同伴,再次演示这个“奇迹”时,偏屋里爆发出的惊呼声引来了路过的学子。很快,云湛和柳文渊等人闻讯赶来。
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